August 1, 2004, Makubetsu
畑の土壌
植物生産土壌学 7
Arable lands area in Japan
0 50 100 150 200 250 300 350 400
1961 1971 1981 1991 2001 2009
万ha ⽇日本の耕地⾯面積の変化
田 普通畑 樹園地 牧草地
Paddy Field Normal Upland
Pasture Orchard
Shadow Area of Japan
Crop field area depending on foreign countries
Crop field area in Japan
Wheat Maize Soybean Other s Forage
Paddy Upland
日本の農耕地面積の減少
Decrease of arable land area in Japan
• 平成3年から21年にかけて、総耕地面積 11%、水田11%、普通畑7.7%、樹園地
32%、牧草地4.6%が減少し、総耕地面積 は461万haとなった。
• 影の日本列島の耕地面積は1700万haで あるから、食糧自給はますます困難にな っている。
日本の耕地面積の推移
日本の畑地面積の推移
耕地面積の増減率
耕地壊廃の目的構成（平成 20 年）
0 20 40 60 80 100
北海道 東北 北陸 関東・東山 東海 近畿 中国 四国 九州 沖縄
畑の⼈人為的かい廃の要因(%)
工場用地 道路・鉄道用地 宅地等 農林道等 植林 耕作放棄
耕地面積減少の原因
耕作放棄
宅地等への 転用
畑土壌の土壌型別分布
普通畑： 主穀類（麦、陸稲）、雑穀類（ソバ
、ゴマ）、野菜
毎作ごとに耕うん、施肥、除草、追肥など の管理作業と収穫作業
主な土壌型： 黒ボク土 47%、
褐色森林土 16%、 褐色低地土 13%
草地
用途：牧草生産と放牧地
（統計上畑に含まれる）
成立：草地造成と草地更新
草種：イネ科牧草とマメ科牧草 主な土壌型：
黒ボク土
褐色森林土 大部分 赤黄色土 （西南日本）
泥炭土 （北海道）
樹園地
果樹、茶樹など
• 作期ごとの耕うんが行われない。
• 主な土壌型：
褐色森林土 37%
黒ボク土 21%
赤黄色土 24%
褐色低地土 13%
わが国の畑土壌の特徴
• 湿潤気候条件下にあるため、土壌断面 内で塩基が下層へ溶脱流亡しやすく、
土壌が酸性化しやすい。
• 黒ボク土の特徴を反映し、
– リン酸の肥効が低い （活性アルミニウム）
– 物理的性質は良いが、乾燥時に過乾になり やすい
– 土壌侵食（風食）を受けやすい
わが国の畑土壌の特徴 (2)
• 急傾斜地まで樹園地などに利用されて
いるため、土壌侵食（水食）を受けやすい。
• 化学肥料の多施用による土壌の酸性化
、硝酸塩の流出、リン酸の過剰蓄積など の問題が起きやすい。
• 野菜産地では連作障害や土壌病害が 発生しやすい。
土壌劣化のメカニズム
• 土壌有機物の消耗
• 土壌団粒構造の破壊
• 土壌微生物の減少・微生物組成の単純化
• 養分バランスのかたより
• 土壌侵食（水食・風食）
• 酸性化
• 塩類集積
• 土壌の堅密化
• 優良農地の転用
畑土壌における塩基飽和度 の低下と酸性化
酸性化の要因
• 雨水への炭酸の溶解
• 栽培作物による塩基の吸収
• 肥料による酸性化 （生理的酸性肥料）
• 作物に吸収されなかった硝酸塩イオンが
、土壌から交換性カルシウムを放出させ
、雨水とともに下方へ流出する。
⼟土壌中の主な粘⼟土鉱物とその特性
分類 鉱物名 粒粒⼦子の形態 ⽐比表⾯面積 陽イオン交換容量量
m2/g cmol(+)/kg １：１型カオリナイト 板〜～薄板状 10-‐‑‒55 2-‐‑‒10
ハロイサイト（10Å）中空管状，球状 60-‐‑‒1100 5-‐‑‒40 ハロイサイト（７Å）中空管状 60-‐‑‒1100 5-‐‑‒15
２：１型スメクタイト 薄膜状 770 60-‐‑‒100
バーミキュライト 板〜～薄板状 770 100-‐‑‒150
イライト 板〜～薄板状 10-‐‑‒55 10-‐‑‒15
２：１：１型
クロライト 板〜～薄板状 10-‐‑‒55 2-‐‑‒10
準晶質イモゴライト 中空管状 1025 20-‐‑‒30
⾮非晶質アロフェン 中空球状 1050 30-‐‑‒135
粘土鉱物の特性（再掲）
２：１型結晶性粘土鉱物と 土壌酸性の発現
２：１型結晶性粘土鉱物
（スメクタイト、バーミキュライト、イライトなど）
• 同形置換による永久陰荷電を持つ。
• 電離度は高く、強酸的性質を持つ。
1:1 型結晶性粘土鉱物と 土壌酸性の発現
1:1型結晶性粘土鉱物 （カオリナイト、ハ ロイサイトなど）
• 粘土鉱物の端面のシラノール基の電離 による陰荷電をもつ。
• ｐHに依存する荷電であるが強酸的。
アロフェン、イモゴライトと 土壌酸性の発現
非（準）晶質粘土鉱物
（アロフェン、イモゴライトなど）
• シラノール基やアルミノール基の電離に よる陰荷電をもつ。
• ｐHに依存する荷電である。電離度は低 く酸的性質は弱酸的。
養分保持能力
• 陽イオン交換容量 （Cation Exchange Capacity, CEC）
• 粘土鉱物の陰荷電
• 腐植のカルボキシル基の解離による 陰荷電
単位 me/100g cmol/kg cmolc(-)/kg
土壌が帯びる負電荷
1) ２：１型粘土の同像置換
2) １：１型粘土やアロフェンの 破壊原子価 SiO
-3) 腐植の酸性官能基 COO
-, フェノール性 O
-永久陰荷電
pH 依存性荷電
アロフェン質黒ボク土と 非アロフェン質黒ボク土
アロフェン質黒ボク土：
• 比較的新しい火山灰に由来。
• アロフェンの緩衝作用により、塩基飽和 度の低下が著しくなければ酸性害の発 生は弱い。
非アロフェン質黒ボク土：
• 非常に古い火山灰に由来。 大陸からの
広域風成塵（黄土、レス）の影響も大きい。
• Al-バーミキュライトなどの結晶性粘土鉱 物に富む。
• 腐植層には多量の腐植-アルミニウム複 合体が存在。
• 従って、塩基飽和度の低下に伴い、酸性 化による強い生育障害が発生する。
アルミニウムの酸としての働き
• アルミニウムイオンは水と反応して水素 イオンを放出する。従って酸性を示す。
• Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+
アルミニウムイオンが水素イ オンを放出するしくみ
• Al3+ + 3H2O → Al(OH) (H2O)22+ + H+ pKa = 4.9
• Al(OH) (H2O)22+ → Al(OH)2 (H2O)+ + H+
• Al(OH)2 (H2O)+ → Al(OH)3 + H+
リン酸の適正施肥
高度成長期以降水田の野菜作付への転 換や、果樹の高品質化などの要因により リン酸の施用量は増大し、土壌中の可 給態リン酸の過剰や、耕地系外への流 出による湖沼水質汚染などが問題となっ ている。
リン酸の適正施肥 (2)
• 樹園地や施設土壌の可給態リン酸の平 均値（Truog法）は127mg, 255mg/100gと 改善目標値上限(100mg/100g) を大幅に 超えている。普通畑の可給態リン酸の 平均値は67mg/100gであるが、Truog法 による可給態リン酸の適正濃度範囲は10
～30mg /100g なので、いずれの土地利
用下でもリン酸は過剰に施用されている。
畑土壌の改良
酸性土壌の改良
速効性資材
• 生石灰 （酸化カルシウム CaO）
• 消石灰 （水酸化カルシウム Ca(OH)2 ）
• せっこう （硫酸カルシウム CaSO4）
緩効性資材
炭カル （炭酸カルシウム カルサイト CaCO3 ）
苦土カル （炭酸マグネシウム、マグネサイト MgCO3）
苦土石灰 （ドロマイト CaMg(CO3)2
実際にはMgCO3含量10～50%の天然鉱物 肥料の苦土石灰は約15%のMgを含む）
石灰資材施用量の決定法
緩衝能曲線法
• pHを6.5までに高めるのに要する資材料 を酸性改良目標深（通常15cm）から計算 する。
石灰要量曲線の作成
中和要量曲線 3.0
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
0 2 4 6 8 10 12
0.1 N C a(O H )2 添加量
pH(H2O)
土壌A 土壌B 土壌C
畑土壌における下層土の化 学的性質の重要性
• 塩基類や硝酸塩の下層への溶脱
• 畑作物は根の発達が良く、１ｍ付近に 活動中心域があるものが多い。
• オオムギの養分吸収 窒素の全吸収量 の50％、元肥窒素の約90％が下層土か ら吸収されている（三枝ら 1983）。
下層土の改良
• 深耕、下層土への土壌改良資材やリ ン酸肥料の施用
• 心土耕、改良反転耕による下層土へ の改良資材の施用
（下層土の作土への混合が起きないよう にする）
深耕と土壌改良
作土深の改良目標
• 畑作物 25cm以上、根菜類 30cm以上
、長根菜類60cm以上
• プラウ、深耕ロータリーの使用
• 長根菜類 トレンチャー 深さ60～100c mの植溝
• 下層土と作土の混和の問題
心土耕
• 水田におけるすき床、畑における耕盤層
• 緻密な重粘層や礫層からなる下層土
• 作土と心土を混合させたくない場合
• 心土破砕 リッパー、 サブソイラーの 使用
• 有材心破（ゆうざいしんぱ）
有材心破（ゆうざいしんぱ）
バーク、そだ木、もみ殻など
サブソイラー
サブソイラー
天地返し
• プラウ耕などで表層土と下層土を反転 して、それまでの下層土を作土として利 用すること。
• 水田：老朽化水田対策
• 畑：表層より下層土の性質がすぐれて いる場合や、下層の薄い礫層を破壊す る場合などに行われる。
天地返しの問題点
• 未耕地のような下層土を新たに作土と して利用するため、多量の土壌改良資 材や肥料が必要になる。
有機物施用の効果 土壌化学性の改善
三要素および微量要素の供給、調節、
陽イオン交換容量の増加、
酸性緩衝物質、
養分の溶解促進、
有害金属・農薬との吸着、
活性アルミニウムの抑制、
リン酸の有効化
有機物施用の効果
– 土壌物理性の改善（団粒化促進、透水性と 保水性の改善、地温上昇）
– 土壌生物性の改善（土壌微生物数の増加と 多様化、土壌病害抑制）
– 生理活性（ホルモン様）効果
堆肥・厩肥の適正施用量
• 水田： 1 – 1.5 t / 10 a
• 普通畑： 1.5 – 3 t/10 a
• 樹園地： 草生栽培や敷わら利用の促進 （農水省 地力増進基本指針より）
有機物施用に関わる困難性
• 堆肥化原料の偏在・不足
• 堆肥製造、堆肥散布作業の重労働
• 堆肥製造に技術・熟練・設備が必要
• 堆肥成分･肥効のバラツキ
有機物施用に関わる困難性（ 2 ）
• 抗生物質耐性菌・病原菌の存在
(低温で製造した場合抗生物質耐性菌・
病原菌は生き残る。70℃以上での発酵 が必要）
• ソウカ病などの土壌病害を助長
• 堆肥化原料の重金属汚染
有機栽培野菜と慣行栽培野菜に 成分の違いはあるか？
• 慣行栽培野菜との間に違いがあるかどうかにつ いて明確な結論は得られていない。
• 「有機野菜」そのものの標準品がなく、個別に有 機栽培と慣行栽培の比較を行っても単なる事例 とならざるをえない。
• 化学合成物質の添加がなければ様々な種類の 肥料や土壌改良資材を施用できる。有機物の施 用効果や野菜の品質に及ぼす影響もその種類 によってかなり異なる。
畑作における輪作の意義
• 土壌有機物の供給と維持
• 窒素の天然供給力の増大
• 土壌の物理性の改善
• 土壌養分の吸収域の拡大
• 土壌養分のバランスの維持
• 土壌の侵食防止
畑作における輪作の意義 (2)
• 土壌伝染性病害虫の抑制
• 雑草の抑制
• 労働力配分の均衡化
• 土地利用率の向上
• 危険分散
作物の生育に対する 前作物の影響 (1)
• 土壌水分の有効性
• 土壌養分の有効性
• 病害虫密度
• アレロパシー物質の有無
作物の生育に対する 前作物の影響 (2)
• 土壌の物理性
• 土壌の生物性
• アーバスキュラー菌根菌の密度（非宿主 作物か宿主作物か）
• 未解明の要因
緑肥とは？
• 植物体を腐らせずに、そのまます
きこんで分解させ、直接または間
接に作物に養分を供給すること
を目的として栽培する作物
緑肥作物導入の目的
• 有機物の還元による土壌の理化学性の 改善
• 窒素肥沃度の増大
• 硝酸態窒素の地下水への流亡の抑制
• 病害、線虫害の抑制
マメ科緑肥：
• レンゲ、クローバー、ルーピン（ルピナス
、冷涼地に適す）、カウピー（高温乾燥地 に適す）、エンドウ、ソラマメ、青刈りダ
イズ、ベッチ、クロタラリア（タヌキマメの 仲間、温暖地に適す）、セスバニア（
熱帯）、イピルイピル（ギンネム、熱帯）、
Gridicidia sepium
